干涉曲線在自動(dòng)化線模擬仿真中的應(yīng)用

1、干涉曲線在自動(dòng)化線模擬仿真中的應(yīng)用本文應(yīng)用仿真軟件自動(dòng)化干涉曲線對(duì)沖壓件進(jìn)行分析及運(yùn)動(dòng)仿真,通過沖壓工藝分析完成了對(duì)沖壓件和模具的優(yōu)化,提高了自動(dòng)化線的節(jié)拍,節(jié)省了模具調(diào)試時(shí)間. 本文應(yīng)用仿真軟件自動(dòng)化干涉曲線對(duì)沖壓件進(jìn)行分析及運(yùn)動(dòng)仿真，通過沖壓工藝分析完成了對(duì)沖壓件和模具的優(yōu)化，提高了自動(dòng)化線的節(jié)拍，節(jié)省了模具調(diào)試時(shí)間。目前，越來越多的汽車整車廠采用高速自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)線體來滿足快速生產(chǎn)制造的需求。如何提升沖壓件生產(chǎn)節(jié)拍，是沖壓工藝技術(shù)人員面臨的首要難題。自動(dòng)化生產(chǎn)線需要考慮沖壓件搬運(yùn)過程中端拾器、沖壓件以及模具上下模四者之間的干涉問題。如何在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)階段就對(duì)這些干涉進(jìn)行檢查，提前識(shí)

2、別縮短自動(dòng)化線上模調(diào)試時(shí)間，是解決問題的關(guān)鍵。沖壓自動(dòng)化過程介紹高速自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)線上，沖壓件在壓力機(jī)之間的搬運(yùn)是靠固定在搬運(yùn)裝置末端（橫桿）的端拾器來實(shí)現(xiàn)。垛料由叉車裝載到拆垛小車上，對(duì)板料定位或托盤定位，拆垛機(jī)構(gòu)通過拆垛裝置從垛料上抓/吸取料片并把它輸送到傳送帶上。通過傳送帶將板料經(jīng)過清洗、涂油送到對(duì)中臺(tái)。經(jīng)過對(duì)中定位后，由上料裝置取料將板料送入第一臺(tái)壓力機(jī)第一道工序模具中。沖壓后工件通過固定在橫桿末端的端拾器從第一臺(tái)壓機(jī)中取出并定位，放置于下一臺(tái)壓機(jī)的模具中。這一過程重復(fù)到最后一道工序。下料裝置在最后一臺(tái)壓機(jī)完成沖壓后取走工件放到傳送帶上，由人工檢查和裝箱。整個(gè)工藝流程如圖1所示。在高速

3、自動(dòng)化沖壓線上，橫桿和端拾器在搬運(yùn)工件過程中必須按照設(shè)定的軌跡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，端拾器在進(jìn)入、取件、放件和退出整個(gè)過程中，橫桿和上模、端拾器和下模以及工件和下模容易發(fā)生干涉。通常是在模具初步設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行搬運(yùn)過程確認(rèn)，檢查工件在運(yùn)動(dòng)過程中是否和模具發(fā)生干涉（見圖2）。自動(dòng)化干涉曲線分析目前，國內(nèi)工廠只在模具廠完成模具設(shè)計(jì)后，應(yīng)用干涉曲線對(duì)沖壓件干涉情況進(jìn)行檢查。其監(jiān)測流程為：打開模具，把運(yùn)動(dòng)曲線放到模具中的最低點(diǎn)，檢查制件和模具的下模是否存在干涉，測量干涉量；閉合模具，把干涉曲線（假定制件在搬運(yùn)過程中，上模處于靜止，機(jī)械臂相對(duì)于上模的運(yùn)動(dòng)軌跡）導(dǎo)入到模具當(dāng)中，檢查模具上模是否和干涉曲

4、線存在干涉，并測量干涉量。靜態(tài)檢查存在一定的缺點(diǎn)：檢測前需要將運(yùn)動(dòng)曲線插入到數(shù)模中，對(duì)數(shù)模的某一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行檢查，不能實(shí)現(xiàn)全部檢查；在靜止的數(shù)模中檢查運(yùn)動(dòng)的干涉情況需要有較高的空間想象能力和豐富的經(jīng)驗(yàn)；靜態(tài)檢查以線代替了實(shí)體，檢測結(jié)果不準(zhǔn)確，會(huì)有部分干涉無法檢查。基于靜態(tài)檢查的缺點(diǎn)，通過在CATIA環(huán)境中對(duì)模具數(shù)模和干涉曲線進(jìn)行處理，以模具運(yùn)行一個(gè)周期為仿真周期時(shí)間，演示傳輸臂和制件進(jìn)出模具整個(gè)過程，發(fā)現(xiàn)制件和周邊環(huán)境的干涉，避免了靜態(tài)檢查下干涉檢查不徹底，保證產(chǎn)品生產(chǎn)節(jié)拍。制件仿真流程如圖3所示。1.以制件取料點(diǎn)為原點(diǎn)，導(dǎo)入相應(yīng)節(jié)拍的運(yùn)動(dòng)曲線把壓力機(jī)線體設(shè)備數(shù)據(jù)和自動(dòng)化設(shè)備數(shù)據(jù)導(dǎo)入到仿真軟件中，

5、包含壓力機(jī)工作臺(tái)、壓力機(jī)滑塊、自動(dòng)化設(shè)備中的傳輸臂以及端拾器，按照布局圖對(duì)數(shù)模位置進(jìn)行布局，用于模擬仿真；把各工序模具數(shù)模和制件數(shù)模導(dǎo)入到仿真軟件中。2.布置板料和模具相對(duì)位置如果板料和下模制件有頂起裝置，則將制件放在頂起裝置上。3.創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括模具和滑塊的上下運(yùn)動(dòng)、自動(dòng)化帶端拾器的空間運(yùn)動(dòng)以及端拾器和制件的運(yùn)動(dòng)。4.在仿真軟件中進(jìn)行仿真打開檢查干涉命令，進(jìn)行仿真。仿真結(jié)束后點(diǎn)擊回放，則動(dòng)態(tài)顯示制件的整個(gè)搬運(yùn)過程?？梢愿鶕?jù)生產(chǎn)線體設(shè)備設(shè)定的安全距離對(duì)制件搬運(yùn)的整個(gè)過程進(jìn)行檢查，檢查是否發(fā)生干涉。1.以制件取料點(diǎn)為原點(diǎn)，導(dǎo)入相應(yīng)節(jié)拍的運(yùn)動(dòng)曲線把壓力機(jī)線體設(shè)備數(shù)據(jù)和自動(dòng)化設(shè)備數(shù)據(jù)導(dǎo)入到仿真軟件

6、中，包含壓力機(jī)工作臺(tái)、壓力機(jī)滑塊、自動(dòng)化設(shè)備中的傳輸臂以及端拾器，按照布局圖對(duì)數(shù)模位置進(jìn)行布局，用于模擬仿真；把各工序模具數(shù)模和制件數(shù)模導(dǎo)入到仿真軟件中。2.布置板料和模具相對(duì)位置如果板料和下模制件有頂起裝置，則將制件放在頂起裝置上。3.創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括模具和滑塊的上下運(yùn)動(dòng)、自動(dòng)化帶端拾器的空間運(yùn)動(dòng)以及端拾器和制件的運(yùn)動(dòng)。4.在仿真軟件中進(jìn)行仿真打開檢查干涉命令，進(jìn)行仿真。仿真結(jié)束后點(diǎn)擊回放，則動(dòng)態(tài)顯示制件的整個(gè)搬運(yùn)過程?？梢愿鶕?jù)生產(chǎn)線體設(shè)備設(shè)定的安全距離對(duì)制件搬運(yùn)的整個(gè)過程進(jìn)行檢查，檢查是否發(fā)生干涉。5.干涉確認(rèn)對(duì)發(fā)生干涉的部位進(jìn)行確認(rèn)并測量干涉量，指定解決方案主要以下3種：（1）端拾器和上

7、模發(fā)生干涉，則降低取件高度，或?qū)ι夏８缮娌课贿M(jìn)行取消或修改。（2）端拾器與下模干涉，通過調(diào)整端拾器吸盤的數(shù)量和位置可以避免干涉發(fā)生。（3）板料和下模干涉，則需要在模具上增加頂起裝置或?qū)ο履８缮娌课贿M(jìn)行修改，在產(chǎn)品可以修改時(shí)可以對(duì)產(chǎn)品拔模角度進(jìn)行修改。應(yīng)用案例以某車型門板為實(shí)例，對(duì)制件生產(chǎn)過程中第二序進(jìn)行分析。該制件在采用單臂連續(xù)高速自動(dòng)化沖壓線體上生產(chǎn)，要求生產(chǎn)節(jié)拍達(dá)到12件/min（SMP）。首先，將自動(dòng)化設(shè)備數(shù)模和壓力機(jī)滑塊、壓力機(jī)工作臺(tái)數(shù)模導(dǎo)入到軟件中，并將壓力機(jī)滑塊和干涉曲線進(jìn)行固定聯(lián)接，用于驅(qū)動(dòng)壓力機(jī)滑塊上下運(yùn)動(dòng)；創(chuàng)建自動(dòng)化設(shè)備端拾器沿著運(yùn)動(dòng)曲線運(yùn)動(dòng)，用來模擬端拾器運(yùn)動(dòng)的軌跡；將模具

8、導(dǎo)入到軟件中，分別將上模和壓力機(jī)滑塊進(jìn)行固聯(lián)，下模和工作臺(tái)進(jìn)行固聯(lián)；導(dǎo)入制件，將制件和端拾器進(jìn)行固聯(lián)，使制件沿著端拾器運(yùn)動(dòng)的軌跡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。設(shè)置好運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)后，通過運(yùn)動(dòng)副對(duì)仿真過程進(jìn)行模擬，通過目視和測量兩種方法來檢測端拾器帶制件在運(yùn)動(dòng)過程中與模具以及端拾器運(yùn)動(dòng)的過程中與模具制件的安全距離。通過檢查發(fā)現(xiàn)，制件在搬運(yùn)過程中和下模安全距離小于設(shè)備要求的安全距離30mm（一般下模安全距離為30mm，上模和端拾器安全距離D=5×SMP數(shù)值），存在制件搬運(yùn)的風(fēng)險(xiǎn)，通過加大端拾器提升高度，增大制件和下模制件的安全距離。結(jié)語在計(jì)算機(jī)中對(duì)連續(xù)線干涉曲線進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，能夠在模具設(shè)計(jì)階段對(duì)制件搬運(yùn)進(jìn)行確認(rèn)，提升產(chǎn)品節(jié)拍，具有以下意義：利用仿真技術(shù)，可以在短時(shí)間內(nèi)完成零件搬運(yùn)過程的動(dòng)態(tài)確認(rèn)，檢查搬運(yùn)過程中的干涉現(xiàn)象，并消除干涉；在滿足